SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA
NO BAIRRO DE ÁGUA BOA NO MUNICÍPIO DE SANGÂO
O sistema
de abastecimento de água no bairro de Água Boa conta com cinco poços
subterrâneos de captação, por meio, de bombeamento (Bomba de 20 CV) a água é captada e direcionada para o reservatório
(100m3) ao lado da casa de química.
Figura 1 – Bomba de captação 20CV
A
desinfecção é realizada na tubulação, através de uma conexão entre a rede com a
bomba dosadora, logo o reservatório serve também como câmara de contato
conforme Figura 12. Após reservação a água tratada é distribuída na parte baixa
do distrito de Morro grande, a sobra de água da rede chega a um reservatório
menor de 50m3 onde uma bomba de 20 CV eleva a água tratada para outro
reservatório com capacidade de 100m3, onde, por gravidade distribui água para a
parte alta do Distrito de Morro Grande.
Bomba de Captação
DEFINIÇÃO
São Máquinas Hidráulicas Operatrizes,
isto é, máquinas que recebem energia potencial (força motriz de um motor ou
turbina), e transformam parte desta potência em energia cinética (movimento) e
energia de pressão (força), cedendo estas duas energias ao fluído bombeado, de
forma a recirculá-lo ou transportá-lo de um ponto a outro.
Portanto, o uso de bombas
hidráulicas ocorre sempre que há a necessidade de
aumentar-se a pressão de trabalho
de uma substância líquida contida em um sistema, a velocidade de escoamento, ou
ambas.
As
BOMBAS CENTRÍFUGAS
tem de um propulsor rotativo (rotor) que gira com grande velocidade dentro de
uma caixa de metal, de forma espiral ou cilíndrica, denominada “corpo da bomba ” a movimentação do fluído ocorre
pela ação de forças que se desenvolvem na massa do mesmo, em conseqüência da
rotação de um eixo no qual é acoplado um disco (rotor, impulsor) dotado de pás
(palhetas, hélice), o qual recebe o fluído pelo seu centro e o expulsa pela
periferia, pela ação da força centrífuga, daí o seu nome mais usual.
FUNCIONAMENTO:
A Bomba Centrífuga tem como base
de funcionamento a criação de duas zonas de pressão diferenciadas, uma de baixa
pressão (sucção) e outra de alta pressão (recalque).
Para que ocorra a formação destas
duas zonas distintas de pressão, é necessário existir no interior da bomba a
transformação da energia mecânica (de potência), que é fornecida pela máquina
motriz (motor ou turbina), primeiramente em energia cinética, a qual irá
deslocar o fluído, e posteriormente, em maior escala, em energia de pressão, a
qual irá adicionar “carga” ao fluído para que ele vença as alturas de
deslocamento.
Para expressar este
funcionamento, existem três partes fundamentais na bomba (figura1):
♦
corpo
(carcaça), que envolve o rotor, acondiciona o fluído, e direciona o mesmo para a
tubulação de recalque
(figuras 1, 2 e 3);
♦
rotor
(impelidor), constitui-se de um disco provido de pás (palhetas) que impulsionam
o fluído (figuras 4, 5 e 6);
♦
eixo
de acionamento (Figura 1), que transmite a força motriz ao qual está acoplado o
rotor, causando o movimento rotativo do mesmo.
Antes do funcionamento, é
necessário que a carcaça da bomba e a tubulação de sucção, estejam totalmente preenchidas com o fluído a
ser bombeado.
Ao iniciar-se o processo de
rotação, o rotor cede energia cinética à massa do fluído, deslocando suas
partículas para a extremidade periférica do rotor. Isto ocorre pela ação da
força centrífuga.
Com isso, inicia-se a formação
das duas zonas de pressão (baixa e alta) necessárias para desenvolver o
processo:
A. Com o
deslocamento da massa inicial do fluído do centro do rotor (figura 1) para sua extremidade,
formar-se-á um vazio (vácuo), sendo este, o ponto de menor pressão da bomba.Obviamente,
novas e sucessivas massas do fluído provenientes da captação ocuparão este espaço,
pela ação da pressão atmosférica ou outra força qualquer;
B. Paralelamente, a
massa do fluído que é arrastada para a periferia do rotor, agora comprimida
entre as pás e as faces internas do mesmo, recebe uma crescente energia de pressão,
derivada da energia potencial e da energia cinética, anteriormente fornecida ao
sistema. O crescente alargamento da área de escoamento (Teorema de Bernoulli),
assim como as características construtivas do interior da carcaça da bomba (voluta
ou difusores) (figuras 2 e 3) ocasionam a alta pressão na descarga da bomba,
elevando o fluído a altura desejada.
NOTA: Convém
salientar, que somente um estudo mais aprofundado sobre as diversas equações e
teoremas que determinam o funcionamento de uma bomba hidráulica irá justificar como
estes processos desenvolvem-se em suas inúmeras variáveis, não sendo este o
objetivo deste catálogo.
(*)Nas bombas
autoaspirantes, é necessário preencher apenas o caracol (corpo) da mesma.
No entanto, resumidamente,
podemos dizer que o funcionamento de uma bomba
centrífuga contempla o principio
universal da conservação de energia, que diz: “A energia potencial
transforma-se em energia cinética, e vice-versa”. Parte da energia potencial transmitida
à bomba não é aproveitada pela mesma pois, devido ao atrito, acaba transformando-se
em calor. Em vista disto, o rendimento hidráulico das bombas pode variar em seu
melhor ponto de trabalho (ponto ótimo) de 20% a 90%, dependendo do tipo de
bomba, do acabamento interno e do fluído bombeado pela mesma.
Figura 1: Vista lateral do
caracol e rotor em corte de uma bomba centrífuga;
Figura 2: Vista frontal do
caracol e rotor em corte de uma bomba centrífuga;
Figura 3:
Caracol de descarga centralizada com difusor fixo;.
Quanto maior for a vazão da bomba
e a altura de sucção negativa, maior será a possibilidade da bomba cavitar em
função do NPSH.
Em termos técnicos, o NPSH
define-se como a altura total de sucção referida a pressão atmosférica local
existente no centro da conexão de sucção, menos a pressão de vapor do líquido.
NPSH = (Ho - h -
hs - R) - Hv
Onde: Ho = Pressão
atmosférica local, em mca (tabela 1);
h = Altura de
sucção, em metros (dado da instalação);
hs = Perdas de carga
no escoamento pela tubulação de sucção, em metros;
R = Perdas de carga
no escoamento interno da bomba, em metros (dados do fabricante);
Hv = Pressão de vapor
do fluído escoado, em metros (tabela 2);
Para que o NPSH proporcione uma
sucção satisfatória à bomba, é necessário que a pressão em qualquer ponto da
linha nunca venha reduzir-se à pressão de vapor do fluído bombeado. Isto é
evitado tomando-se providências na instalação de sucção para que a pressão realmente
útil para a movimentação do fluído, seja sempre maior que a soma das perdas de carga
na tubulação com a altura de sucção, mais as perdas internas na bomba,
portanto:
Ho - Hv > hs
+ h + R
NPSH DA BOMBA
E NPSH DA INSTALAÇÃO: Para que se possa estabelecer, comparar e alterar
os dados da instalação, se necessário, é usual desmembrar-se os termos da
fórmula anterior, a fim de obter-se os dois valores característicos (instalação
e bomba), sendo:
Ho - Hv - h - hs
= NPSHd (disponível),
que é uma característica da
instalação hidráulica. É a energia que o fluído possui, num ponto imediatamente
anterior ao flange de sucção da bomba, acima da sua pressão de vapor. Esta
variável deve ser calculada por quem dimensionar o sistema, utilizando-se de
coeficientes tabelados e dados da instalação;
R = NPSHr (requerido), é uma
característica da bomba, determinada em seu projeto de fábrica, através de
cálculos e ensaios de laboratório. Tecnicamente, é a energia necessária para
vencer as perdas de carga entre a conexão de sucção da bomba e as pás do rotor,
bem como criar a velocidade desejada no fluído nestas pás. Este dado deve ser obrigatoriamente
fornecido pelo fabricante através das curvas características das bombas (curva
de NPSH);
Assim, para um bom desempenho da
bomba, deve-se sempre garantir a seguinte situação:
NPSHd > NPSHr
+ 0,6
EXEMPLO: Suponhamos que
uma bomba de modelo hipotético Ex.1 seja colocada para operar com 35 mca de
AMT, vazão de 32,5 m3/h, altura de sucção de 2,0 metros e perda por atrito na
sucção de 1,5 mca. A altura em relação ao nível do mar onde a mesma será
instalada é de aproximadamente 600 metros, e a temperatura da água é de 30ºC.
A. VERIFICAÇÃO
DO NPSHr:
Conforme curva característica do
exemplo citado, para os dados de altura (mca) e vazão (m³/h) indicados, o NPSHr
da bomba é 4,95 mca, confira.
B. CÁLCULO DO
NPSHd:
Sabendo-se que:
NPSHd = Ho - Hv
– h - hs
Onde:
Ho = 9,58 (Pressão
atmosférica local )
Hv = 0,433 (Pressão
de vapor d’água )
h = 2,0 metros
(Altura sucção)
hs = 1,50 metros (Perda
calculada para o atrito na sucção)
Temos que:
NPSHd = 9,58 - 0,433 -
2,0 - 1,50
NPSHd = 5,64 mca
Analisando-se a curva
característica abaixo, temos um NPSHr de 4,95 mca.
Curva Característica – Ex.1
Portanto: 5,64 > 5,55
E n t ã o N P S H d > N P S
H r + 0 , 6
A bomba nestas condições
funcionará normalmente, porém, deve-se evitar:
♦
Aumento
da vazão;
♦
Aumento
do nível dinâmico da captação;
♦
Aumento
da temperatura da água.
.BIBLIOGRAFIA
SCHENEIDER.
Manual Técnico. Disponível em: <http://wiki.sj.cefetsc.edu.br/wiki/images/a/af/Scheneider.pdf>
Acesso em 23 out. 2015.
SANGÃO. Plano Municipal de Saneamento Básico de Sangão Santa Catarina. Prefeitura Municipal de Sangão2015.
SÉRGIO
LOESER. Metodologia de Projeto
Estrutural DE Bombas Centrífugas Verticais de Poço Úmido. 2011. –Dissertação
apresentada para obtenção do grau de mestre em Ci~encias na área de Tecnologia
Nuclear- Reatores. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-São Paulo
2011.
Postagem: Dayane Pereira Luiz
Turma:3327
Fenômenos de Transporte
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